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为什么睡眠对我们如此重要？

科学家们早就知道睡眠不足会导致慢性炎症性疾病、中枢神经系统代谢紊乱等一系列免疫问题，但尚不清楚是什么机制导致了这些不良影响。

现在，北京生命科学研究院/清华大学生物医学交叉研究院张二全团队对小鼠进行长期睡眠剥夺实验，首次确定睡眠剥夺的大脑会产生脑源性前列腺素D2（PGD2，前列腺素的一种）。存在于大脑和肥大细胞中的物种）/前列腺素D2 受体1 (DP1) 信号通路，影响外周免疫系统并引发炎症。

相关论文《Prolonged sleep deprivation induces a cytokine-storm-like syndrome in mammals》于当地时间11月27日发表在期刊《细胞》（Cell）上。

睡眠不足会导致免疫系统过度激活

此前，学术界已经开发出许多针对小鼠的睡眠剥夺实验范式。但张二泉团队认为，这些传统范式并不能有效地长期抑制所有睡眠。 “在睡眠不足的早期阶段，动物体内的平衡机制可以促进机体的睡眠不足。”稳定的恢复，因此为了严格探索睡眠的功能，需要更有效的实验范式来诱导长期和持续的睡眠剥夺。”

研究人员发现，老鼠睡觉时会采取蹲伏的姿势，在水中无法入睡。因此，研究人员将老鼠放在笼子里，水深及脚踝。当老鼠快要入睡时，鼻子一接触到水，它们就会立即被吵醒。脑电图/肌电图测试显示，小鼠一天中96% 的时间都是清醒的，其压力和代谢水平与接受传统睡眠剥夺实验的小鼠相当。

结果显示，在睡眠剥夺的四天内，80%的小鼠过早死亡。病理检查发现，长期睡眠剥夺可引起小鼠多器官功能障碍综合征（MODS），即两个或多个系统/器官同时或先后发生急性功能障碍或衰竭。研究人员试图应用之前果蝇睡眠剥夺实验的结论，通过减少肠道活性氧（ROS，生物有氧代谢的副产品）来预防小鼠多器官功能障碍综合征。然而，结果表明，果蝇的生理机制不能应用于小鼠。

接下来，研究人员测量了睡眠剥夺期间小鼠体内27 种促炎细胞因子和趋化因子以及血液白细胞的血清水平。结果显示，随着睡眠剥夺的进行，促炎细胞因子和趋化因子在小鼠血液中迅速积累，进入循环的中性粒细胞（非特异性免疫系统的重要组成部分）数量逐渐增加。研究人员随后抑制了小鼠体内的促炎细胞因子信号通路，发现小鼠在长期睡眠不足的情况下仍能存活下来。

因此，研究人员得出结论，长期睡眠不足产生的多器官功能障碍综合征是由细胞因子风暴综合征（CSS）引起的，这是一组代表多种炎症反应的疾病，可导致器官损伤、发病和死亡。睡眠不足导致死亡的真正原因是免疫系统过度激活。

为了了解具体触发CSS的因素，研究人员对生物物质穿过血脑屏障（BBB，循环系统和中枢神经系统之间的动态界面，受内源性生物钟调节）流出进行了时间过程分析）在这些小鼠中。结果表明，这些长期睡眠不足的小鼠的昼夜节律波动显着减弱，生物量流出总体增加。

随后，为了进一步分析到底是哪些生物物质流出，研究人员用探针对小鼠大脑进行了检测，发现大脑中PGD2的积累明显增加，并且转运到外周循环系统的速度明显增加。研究人员随后将PGD2受体1（DP1）激动剂注射到小鼠体内，发现DP1激动剂增加了血液白细胞中中性粒细胞的比例以及促炎细胞因子的水平。最后，研究人员通过药理学和遗传学方法阻断PGD2和DP1信号通路，发现小鼠睡眠剥夺诱发的炎症明显减轻。因此，研究人员得出结论，睡眠剥夺会增强PGD2的积累，并增加其穿过血脑屏障的流出，从而引发全身炎症。

睡眠质量差会导致心理健康问题

事实上，由于工作繁重或社会压力，很多人睡眠很少，甚至只有每天所需睡眠量的三分之一。在这种情况下，研究人员对另一组小鼠进行了4 小时的睡眠限制计划。结果显示，每日睡眠限制也会导致中性粒细胞增多。上述研究表明，循环系统中中性粒细胞增多可导致免疫系统过度激活，导致全身炎症甚至死亡。

当地时间11月27日，《The science behind sleep habits and how college students can improve them》上发表了一篇关于睡眠质量《The State News》的文章。美国密歇根州立大学动物科学系助理教授汉娜·霍夫曼在文章中表示，规律的睡眠和睡眠质量同样重要。 “如果你每晚醒来三次，那么八个小时的睡眠就没有意义了。”

“获得不间断睡眠的一种方法是避免任何可能导致睡眠减少的干扰，”汉娜·霍夫曼说。 “睡眠障碍会扰乱正常的睡眠模式，导致一系列问题，包括脾气暴躁、无法学习，甚至健康障碍。”

美国疾病控制与预防中心（CDC）的研究显示，美国大学生失眠率为26.4%，至少60%的大学生睡眠质量较差。在这些失眠的学生中，78.2%患有抑郁症，15.8%患有多动症。研究人员认为，这重申了在调查和治疗失眠、抑郁或多动症时检查睡眠以及精神和情绪相关症状群的重要性。

研究人员表示，体力活动可以减轻心理健康对失眠的影响。在患有多动症的学生中，每周锻炼2 天或以上的学生比锻炼较少的学生睡眠质量更好。因此，研究人员建议学校应进一步促进校园体育活动，作为学生心理健康和失眠管理策略的替代方案。

同时，研究人员发现，有兼职工作的学生患失眠的可能性是没有兼职工作的学生的2.10倍。研究人员认为，大学生对兼职工作的控制力较差，但对自己的工作要求较高，因此他们普遍可能会出现严重的睡眠困难。此外，学校和就业的双重需求也可能成为充足睡眠的结构性障碍。

“改善睡眠质量有四个步骤：坚持规律的睡眠时间表，远离刺激性食物和饮料，关掉灯光、手机和电脑的亮度，放松大脑，”汉尼·霍夫曼说。